CARATTERIZZAZIONE DI TENSIONI RESIDUE NEGLI INGRANAGGI: "Analisi DIC" = Residual Stress Characterization in Gears: "DIC Analysis"

Lo studio della tesi si focalizza sull'impiego innovativo della tecnica di Correlazione Digitale di Immagini (DIC), e in particolare sulla correlazione di immagini 3D (3D-DIC o stereo-DIC), applicata alla misurazione degli spostamenti, dei campi di deformazione locali e delle tensioni in un campione durante le prove meccaniche di trazione e flessione. DIC ha una grande capacità di misurazione a campo pieno senza contatto, rispetto alle altre Tecniche Non Distruttive. È stata condotta un'analisi sperimentale per valutare come la geometria delle ruote dentate influenzino il campo di deformazione e la distribuzione delle tensioni vicino alla radice del dente. A tal fine, è stato utilizzato un’attrezzatura dedicata per realizzare una prova a flessione in campo elastico, le deformazioni dei denti degli ingranaggi pieno ed alleggerito sono stati monitorati utilizzando la tecnica di Correlazione Digitale delle Immagini 3D (DIC). Un'attenzione particolare è stata dedicata per determinare il punto più sollecitato per entrambi i tipi di ingranaggi, stabilire la posizione del punto più sollecitato e il corrispondente valore di stress equivalente è fondamentale per la progettazione degli ingranaggi. Si è seguita una specifica metodologia per realizzare una corretta analisi DIC, procedendo con diversi passaggi. Prima di tutto, le telecamere sono state posizionate simmetricamente, mantenendo tra di esse una certa distanza. L'angolo formato tra le fotocamere assicurerà un corretto angolo stereo, che permetterà di ottenere risultati migliori. Inoltre, è stata posizionata una sorgente luminosa blu rivolta verso il campione da analizzare. Si procede poi con la preparazione degli speackle, la calibrazione con dei target associati alle dimensioni del campione e l'esecuzione della prova con misurazioni DIC. Infine, le immagini DIC vengono elaborate mediante il software VIC 3D. La tecnica di Stereo Visione che prevede l’utilizzo di due fotocamere della Correlated Solutions per l'analisi 3D-DIC è più che sufficiente per tracciare il comportamento dei materiali durante una prova meccanica a flessione, superando i problemi di allineamento e compensando eventuali errori durante il processo di calibrazione ed acquisizione. Successivamente, questo metodo viene applicato per esaminare le tensioni residue in ruote dentate sottoposte a trattamento superficiale di pallinatura. Generalmente, una ruota dentata che presenta tensioni residue a seguito della pallinatura potrebbe mostrare una resistenza alla flessione leggermente migliorata. I campi di deformazione dovuti alla flessione, valutati durante il processo sperimentale e acquisiti utilizzando la tecnica di correlazione di immagini digitali, sono stati confrontati sia con i risultati derivanti da un modello a elementi finiti che con un andamento teorico in base alla Normativa ISO 6336-3. Questo confronto ha permesso una comprensione completa delle condizioni di stress e deformazione che caratterizzano il comportamento del materiale. In conclusione, l'implementazione della tecnica di Correlazione di Immagini Digitali (DIC) ha permesso una comprensione approfondita delle mappe di deformazione e delle tensioni principali negli ingranaggi. Questo studio in particolare ha evidenziato come i parametri geometrici possano influenzare la posizione del punto di massima tensione alla base del dente. Questi risultati, sia affidabili che accurati, gettano le basi per ulteriori ricerche e applicazioni.